Der Turbo-Hybrid – Gesamtheitlicher Ansatz für einen modernen Ottohybrid-Antrieb

Autoren

Dr. R. Fischer, Dr. K. Kirsten, AVL List GmbH, Graz

Jahr

2006

Druckinfo

Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 622

Zusammenfassung

Für eine breite Akzeptanz von Hybridantrieben wird neben dem vom Kunden tatsächlich umsetzbaren Verbrauchspotenzial zunehmend das Thema Fahrspaß entscheidend. Diese Anforderungen können zwar vielfach mit einem PowersplitVollhybrid sehr gut abgedeckt werden, führen jedoch zu signifikanten Mehrkosten. Analysiert man die durch Hybridisierung eines Ottomotors darstellbaren Verbrauchspotentiale, so ist weniger diemittels Rekuperation der Verzögerungsenergie oder Leerlaufabschaltung, sondern insbesondere die durch Lastpunktverschiebung mögliche Verbrauchsreduzierung attraktiv. Die Kombination eines abgasturboaufgeladenen, direkteinspritzenden Ottomotor mit einem ParallelHybridmit einer EMaschine in der Größenordnung von 15 kW stellt für ein Mittelklassefahrzeug hier aus zwei Gründen eine höchst kosteneffiziente Lösung dar: Die Volllastcharakteristik des OttoTurbomotors in Kombination mit der Dynamikunterstützung der EMaschine erlaubt eine Systemauslegung (lange Antriebsübersetzung) mit der ein Großteil des durch einen PowersplitVollhybrid möglichen Verbrauchspotenzials wesentlich einfacher und kostengünstiger erschlossen wird bei besserer Fahrdynamik und resultierendem Fahrspaß. Die Überlastfähigkeit des OttoTurbomotors (Overboost) ergibt durch die auch unter „Worst –case“ Betriebsbedingungen praktisch permanent verfügbare Nachlademöglichkeit des Energiespeichers einen Stufensprung im Tradeoff zwischen Fahrspaßanhebung und erforderlicher elektrischer Speicherkapazität. Dabei erweist sich im Gegensatz zu bekannten Ansätzen eine stark drehmomentorientierte Auslegung des OttoTurbomotors als vorteilhaft Dadurch kann mit vergleichbar geringen Zusatzkosten beim Verbrennungsmotor der erforderliche Mehraufwand auf der elektrischen Seite überproportional reduziert werden womit sich für das Gesamtsystem ein gegenüber anderen Hybridkonzepten deutlich verbessertes Kosten / Nutzen Verhältnis ergibt. Unter Einsatz neuer dynamischer Betriebsstrategien wird damit bereits mit einer vergleichbar einfachen Kombination von manuellem Schaltgetriebe, Ottomotor mit Abgasturboaufladung und einer 15kW EMaschine das durch einen wesentlich aufwändigeren PowersplitVollhybridmögliche Verbrauchs- und Fahrspaßpotential weitgehend auf deutlich niedrigerem Kostenniveau erreicht. Als konsequenter nächster Schritt in Richtung weiterer Steigerung von Fahrspaß und Kundenverbrauchsvorteil bietet sich die Kombination des TurbohybridKonzeptes mit einem Doppelkupplungsgetriebe an.

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